藻类营养动力学研究

1、南 京 师 范 大 学毕 业 设 计（论 文）（ 2012 届 ）题 目：南京玄武湖斜生栅藻生长的营养动力学特征研究学 院： 能源与机械工程学院 专 业： 环境工程 姓 名： 学 号： 指导教师： 南京师范大学教务处 制 南京师范大学学士学位论文目录摘 要IAbstractII第1章 绪论1第1.1节 中国水环境状况11.1.1 我国水体富营养化现状11.1.2 水体富营养化1第1.2节 AGP试验21.2.1 AGP试验研究现状21.2.2藻种的选择31.2.3藻类生长参数的测定4第1.3节 湖泊生态安全评价41.3.1生态安全评价定义41.3.2生态安全评价方法51.3.3生态安全评价指标

2、5第1.4节 课题提出51.4.1课题来源51.4.2研究目的与意义61.4.3研究内容与方法71.4.4技术路线7第1.5节 文本安排8第2章 藻类增长潜能试验9第2.1节 试验原理9第2.2节 材料与方法92.2.1 水样的采集、处理及保存92.2.2 试验方法与步骤10第2.3节 试验结果与讨论122.3.1 试验数据的处理122.3.2 试验结果的分析14第3章 理论分析15第3.1节 玄武湖生态安全评价15第3.2节 改善玄武湖水质的措施16第4章 结论与展望18第4.1节 结论18第4.2节 展望18参考文献20致谢21英文原文及翻译2227 南京师范大学学士学位论文摘 要为了了解

3、玄武湖水对生物的影响，通过采样分析方法调查玄武湖湖水的营养特征，并采用斜生栅藻进行藻类增长潜能试验，探索氮磷等营养物质对玄武湖湖水的生态影响。AGP实验表明，玄武湖水在添加充足的磷的情况下增长率大于添加充足的氮，得出了氮是玄武湖藻类生长的限制性因子的结论。通过AGP试验，可以预测当生活污水经过某种方式流入玄武湖水体后对藻类生长可能产生的影响，为玄武湖水体富营养化的防治和水资源的保护提供科学依据。关键词：玄武湖，斜生栅藻，AGP试验，富营养化AbstractIn order to know the effects of water in the Xuanwu Lake to the creatu

4、res, through analyzing the samples to investigate the nutritional characters of the water in Xuanwu lake, at the same time, using Scenedesmus obliquus to test the growth potential of the alga, to explore the ecological effects of the nutrients such as nitrogen and phosphorus to the water in Xuanwu l

5、ake. Algal Growth Potential (AGP) experiments show that, comparing with nitrogen, the growth rate of the alga is greater when the water in Xuanwu Lake is sufficient with nitrogen , leading to the conclusion that phosphorus is the restriction factor to the growth of the alga in Xuanwu Lake. Algal Gro

6、wth Potential (AGP) tests can predict the possible impacts on the growth of the alga when the sewage flows into Xian Lake through some measures , provide a scientific basis for prevention and treatment to the eutrophication and water conservation.Keywords: Xuanwu Lake, Scenedesmus obliquus, Algal Gr

7、owth Potential Test, Eutrophication南京师范大学学士学位论文第1章 绪论第1.1节 中国水环境状况1.1.1 我国水体富营养化现状 20 世纪80 年代以来，我国湖泊入湖污染负荷不断增加，湖泊中氮、磷水平不断提高，富营养化日趋严重。近几十年来，我国科学家对长江、嘉陵江、汾河、千岛湖、太湖、苏州河等水体的富营养化问题和生态恢复措施进行了深入的研究，并取得了丰富的经验。氮、磷是形成水体富营养化的限制性元素，通过对部分湖泊、水库多年监测结果分析，形成富营养化的主要污染源为氮源污染，有机物和磷污染次之。还有80%以上的湖泊中富营养化水体氮源污染大于磷源污染。中国大多数

8、湖泊中，氮磷比都处于较高的比例，诸如太湖、巢湖、滇池等湖泊的氮磷比都相当高，氮磷比一般在1020 之间。而水仙湖水体在20012005 年表层水体氮磷比平均值达到33.06。由于温带众多湖泊水体中氮磷比都处于较高水平，不少研究也表明湖泊中叶绿素与湖泊总磷也有较好的相关性1。 由以上数据可见，中国水质状况较差，水体污染严重，在水体污染的研究与防治领域还有很长的路要走，因而治理水污染的任务很艰巨。1.1.2 水体富营养化1.1.2.1 基本概念水体富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧含量下降，水质恶

9、化，鱼类及其他生物大量死亡的现象2。1.1.2.2 水体富营养化的危害水体富营养化，常导致水生生态系统紊乱，水生生物种类减少，多样性受到破坏。普遍的富营养造成多种用水功能的严重损害，甚至完全丧失。此外，由于藻类带有明显的鱼腥味，从而影响饮用水质。而藻类产生的毒素则会危害人类和动物的健康。水体富营养化的危害主要表现在六个方面3。（1）降低水体的透明度。在富营养水体中，生长着以蓝藻、绿藻为上风种类的大量水藻。这些水藻浮在湖水外貌，形成一层“绿色浮渣”，使水质变得污浊，透明度显着降低，富营养严重的水体透明度仅有0.2米，严重影响水中植物的光合作用和氧气的释放，同时浮游生物的大量繁殖，消耗了水中大量的

10、氧，使水中溶解氧严重不足，而水面植物的光合作用，则可能造成局部溶解氧的过饱和，溶解氧过饱以及水中溶解氧少，都对水生动物有害，造成鱼类大量死亡。（2）富营养化水体底层堆积的有机物质在厌氧条件下分解产生的有害气体，以及一些浮游生物产生的生物毒素(如石房蛤毒素)也会伤害水生动物。（3）富营养化水中含有亚硝酸盐和硝酸盐，人畜长期饮用这些物质含量超过一定标准的水，会中毒致病等等。（4）向水体开释有毒物质。富营养化对水质的另一个影响是某些藻类能够排泄、开释有毒性的物质，有毒物质进入水体后，若被牲口饮入体内，可引起牲口肠胃道疾病。 （5）对水生生态的影响在正常情况下，水体中生物都处于相对平衡的状态。但是，一

11、旦水体受到污染而出现富营养状态时，这种正常的生态平衡就会被扰乱，某些种类的生物明显被淘汰，而另外一些生物种类则显着增长，这种生物种类演替会导致水生生物的稳固性和多样性低落，破坏其生态平衡。（6）影响旅游和航运。水体一旦发生富营养化，藻类就会大量繁殖，水体透明度急剧降低，水质污浊，水面藻华聚集，臭味弥漫，严重影响湖库的旅游业，以致丧失旅游价值。另外，富营养水体中生长的大量浮游生物，还会堵塞航道，影响航运。1.1.2.3 水体富营养化的原因和防治 导致我国湖泊富营养化的原因，既有人为的原因，也有自然的原因。由于像太湖等湖泊是发育在长江中下游洪泛平原上的，营养背景较高，加之这些湖泊水浅，沉积物常常因

12、为悬浮而释放，即使外源污染控制止了，由于内源污染的存在，湖泊富营养化问题将依然存在。这会大大加大湖泊富营养化治理的难度。湖泊富营养化的治理与控制应该遵循控源、湖泊生态修复和流域管理的原则。由于各个湖泊类型不同，因此，各种治理的技术应该结合具体的情况来实施，即应该先诊断、后治理。 水体富营养化的主要防治对策有：1) 加快点源治理，削减入湖的污染负荷；2) 加强面源的污染控制，减少氮磷等营养物质的入湖量；3) 加大内源污染治理力度，改善湖库水体的理化条件；4) 大力推进生态修复技术，合理制定调度及管理方案；5) 加强科学研究，充分发挥科技的支撑作用，加强监测与预警。第1.2节 AGP试验1.2.1

13、 AGP试验研究现状 AGP试验(Algal Growth Potential Test，藻类增长潜力试验)，又称藻类测试(Algal Assay Procedure，简称APP)，它是测定某一水体中浮游植物所能达到的最高生物量，并且通过统计试验前后营养盐浓度的变化预测以后水体富营养化的程度，是有效地进行预测、控制藻类增殖和测定藻类增长潜力的一种方法4。通过在实验室条件下进行微藻培养，测定自然水样中微藻所能增值到的最大干燥重量。AGP试验的目的是评价水体中能容忍的微藻量的潜力，找出藻类生长的限制因子（氮限制，磷限制或氮磷双重限制等）。 AGP试验这种生物测试方法是专门为研究水体富营养化问题而制

14、定的。目前在国际上已作为标准方法采用的是瓶法( Bottle Test )5，其他方法如现场试验法虽有所应用，但尚未形成标准方法。因此，瓶法是我国目前的统一标准方法。AGP试验是根据"最低因子定律"设计的。试验时，把需要检测的水经过处理，或加入不同的营养物质（氮、磷或污水），再接种某种藻类，在实验控制条件下培养，然后再与空白样比较，分析不同实验组的藻类生长情况，通过计算确定限制藻类生长的营养物质。 章宗涉4对武汉东湖湖水的研究中，通过AGP试验得出了藻类生长反应与添加的污水浓度成正比，CS2为0.5-4%，单独添加氮或磷也很少促进藻类生长，但共同添加时大多有促进作用。添加营

15、养物试验结果有助于进一步了解藻类生长的限制因子，东湖已属富营养型湖泊，氮、磷已经很丰富，因此，添加氮磷试验很少有显著增长反应。结果说明，东湖不论是氮或磷，在多数情况下不是东湖浮游植物生长的主要因子。试验结果还表明，氮和磷的作用在不同时间也是有变化的。多数情况下，氮和磷共同成为潜在的限制因子，而在某些时候，氮和磷又分别成为限制因子，在反映营养因子对藻类的增长关系以及评价富营养化程度方面，ADP测试应该比单纯的化学分析更直接、明显。1.2.2藻种的选择用于试验的淡水藻类种类较多，比较常用的有：羊角月芽藻(Selenastrum capricornutum)、斜生栅藻(Microcystis aer

16、ugin-osa)、水华鱼腥藻(Anabaena flos-aquae)、小环藻属(Cyclotella sp.)、菱形藻属(Nitzschia sp.)、针杆藻属(Synedra sp.)、四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)、斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)、蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)、普通小球藻(Chlorella vulgaris)6。斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)属绿藻门中的绿球藻目栅藻科，它的植物体是由2、4或8个细胞组成的扁平定形群体，其细胞排列成一直线，但有时可略为交叉排列，如图1-

17、(1)所示。图1 斜生栅藻1.2.3藻类生长参数的测定在水体中，藻类的生长经常受到各种营养物质的限制，其生长服从于“最小因子定律”。在限制藻类生长的营养元素中，最主要元素通常是氮和磷。因此，在水体富营养化限制性因子的研究中，主要考虑的是氮、磷对藻类生长的影响，在试验过程中，需要测定的参数通常有：1) 藻类的数量、干重计数：最常用的测定藻类数量的方法是镜检计数法。吸取1ml样品于计数框中，用目镜视野法计数，在AGP试验中一般计数10-50个视野。干重：取一定量的试验液离心后倒去上清液，用15ppm NaHCO3溶液洗涤2-3次。然后将沉淀物移入铝箔杯中，干燥箱烘干后称重。2) 叶绿素的含量3)

18、光密度将试验液在分光光度计上测定波长663nm处得光密度。采用此法时可事先测定和得到光密度与藻类密度或干重的相关曲线，这样就可将测到得试验液光密度值换算为藻类密度或干重。4） 生物量第1.3节 湖泊生态安全评价1.3.1生态安全评价定义对于生态安全概念目前存在着广义和狭义两种理解：前者以国际应用系统分析研究所(IASA)于1989年提出的为代表，包括自然生态安全、经济生态安全和社会生态安全；后者是指自然和半自然生态系统的安全。我国学者对生态安全的理解多集中在其狭义概念上，主要从生态系统或者生态环境方面对其进行阐述。如左伟将生态安全理解为一个国家或区域生存和发展所需的生态环境处于不受或少受破坏与

19、威胁的状态。也有学者将生态安全与保障程度相联系，把生态安全定义为人类在生产、生活和健康等方面不受生态破坏与环境污染等影响的保障程度。但无论如何，生态安全所表征的是一种存在于相对宏观尺度上的不受胁迫的安全状态与和谐的共生关系，主要包括生物安全、环境安全与生态系统安全，其终点是人类安全7。1.3.2生态安全评价方法 随着生态安全研究的进一步深入，其评价工作在积极吸纳各相关学科、领域的研究成果基础上，在方法上得到了长足的发展，已由最初定性的简单描述发展为现今定量的精确判断。而运用各种抽象的、反映本质的模型去刻画、揭示具体且复杂的生态安全系统，尤其是区域生态安全系统，则是近几年生态安全评价呈现出的一种

20、新局面，其评价方法可归结为数学模型法、生态模型法、景观生态模型法、数字地面模型法等4种方法7。1.3.3生态安全评价指标根据生态安全的概念和内涵，把生态安全状况量化成5个等级，以反映生态安全的优劣程度。I级，评价分值0.74，表征状态为高度安全；II级，0.72-0.74，表明较安全；级，0.70-0.72，表明一般安全；级，0.68-0.70，表明较不安全；V级，0.68，表明不安全。在确定等级时，常采用极差标准化的方法，将指标的标准化值和综合指数值转换为等级值，从而建立评判集与标准化值的概念关联。根据计算所得的综合分值，确定某一区域的生态安全等级。该方法在生态安全评价中对系统参数要求不高，

21、特别适应尚未统一的生态安全系统，但分辨系数的确定带有一定主观性，从而影响评价结果的精确性8。第1.4节 课题提出1.4.1课题来源蓝绿藻在湖泊中是客观存在的，一旦水体富营养化加剧，再加上连续高温天气，就会突然爆发。对河湖整治效果主要采用理化指标的评价，而从对生物的影响方面的评价研究仅见以发光细菌、鱼类和底栖生物为指标的少量研究。至今未见以浮游生物为指示生物的河湖水生态系统健康评价的报导。浮游生物在水生态系统中不仅数量占优势，而且是其他高等水生生物仍以生存的能量与物质基础，在食物链中起着非常重要的作用。可以说，要恢复受污染河流的各营养级位生物的生存与繁殖，首先需要创造浮游生物能定居的环境。同时，

22、浮游生物一般敏感性更大，而且具有生长周期短，易于分离培养和可以直接观察细胞水平上的中毒症状等优点，是较为理想的指示生物。大量研究证明，氮、磷过量排入是造成太湖水体富营养化的重要原因。通过AGP试验，可以预测当生活污水采取某种治理措施流入太湖水体后对藻类生长可能产生的影响，为太湖水体富营养化的防治和水资源的保护提供科学依据。本课题选择斜生栅藻为研究对象，通过对玄武湖水体富营养化状况进行调查和采样分析，对大量数据的多元相关分析和多元逐步回归分析、AGP 试验和利用综合营养状态指数法进行评价。1.4.2研究目的与意义 玄武湖是南京市著名的风景游览区之一。它的总面积约3 .7平方公里，其形态似等腰三角

23、形。玄武湖素以其秀丽的风光吸引着国内外游人，据不完全统计仅1 9 8 0 年游览人数多达37 0 万人次。玄武湖还盛产鱼虾等水产品，每年平均鱼产量在10 0 万斤左右自建国以来，玄武湖周围的工厂不断增加，人口日益增多。大量的工业和生活废水未经处理排入湖内，使水环境不断恶化，湖水中的氮、磷营养物质急剧增加，湖泊极度富营养化采用综合污染指数评价的结果是，主要污染物分别为总磷、总氮和C O D。除总磷、总氮和C O D 这三项指标超标外，其余指标均不超标。玄武湖的水质问题是有机污染和极度富营养化9。 湖泊富营养化是当今世界面临的水环境问题之一。由于人类活动的不断加剧，导致了大量营养盐在湖泊的累积，并

24、最终影响湖泊的生态系统。这一世界范围内的现象以引起世界各国科学家的关注，并致力于这方面的研究。若干研究表明，湖泊富营养化首先影响浮游植物种群的变化以及初级生产力，最终导致生态系统结构和功能的变化。藻类生长受物理、化学、生物等多方面因素的影响。大量营养元素可以促进叶绿素a 和浮游藻类生物量的剧增，氮和磷是这些营养元素中的限制因子，在水生生态系统中，氮磷比作为关键因子，常被用来预测藻细胞密度的变化和季节演替。它同时作为一项指标，能代表营养盐对藻类生长的限制水平。有研究表明，适当的营养盐可以控制藻类的生长，生物量以及种群结构，但就氮或磷哪种营养元素作为浮游植物生长的限制因子，目前尚没有统一的结论。在

25、南太平洋，初级生产者通常被认为是氮限制因子。越来越多的研究表明，在其它生态系统中，如东、西地中海，磷可能是最主要的限制因子。在中国，据调查已经有相当数量的湖泊已处于富营养化水平。在江苏省太湖，光照和磷是藻类生长的重要影响因子10。浙江省铜山源水库，也面临着富营养化的趋势11。一般来说，藻类健康生长及生理平衡所需的氮磷原子比率为16:1，但不同种类藻细胞的元素组成存在着差异，对各类营养物质的需求也不尽相同，而环境则会优先选择与之相适应的特征藻种形成适者生存的群落。湖泊富营养化对人类的生产和生活会产生一定的影响。2005 年7 月玄武湖暴发蓝藻水华，叶绿素a含量迅速上升，湖水面被水华覆盖。后来水华

26、藻类死亡，整个湖泊散发出刺鼻的臭味。鉴此，采样分析玄武湖浮游植物种类并研究浮游植物与富营养化之间的关系，以便为玄武湖的科学治理与决策管理提供基础资料12。对湖泊治理主要采用理化指标的评价，而对生物方面的研究只限少量发光细菌、鱼类和低栖生物为指标。至今未见浮游生物为指标，浮游生物不仅数量上占优势，而且是其他水生生物生存的物质基础，在食物链中起着重要作用。就是说，要恢复受污染河流的各营养级的生存与繁衍，首先需要创造浮游生物定居的环境。同时，浮游生物一般敏感性更大，而且具有生长周期短，易于分离培养和可以直接观察细胞水平上的中毒症状等优点，是较为理想的指示生物。通过对藻类富营养化的动力学研究，可以预测

27、当生活污水采取某种治理措施流入湖泊水体后对藻类生长可能产生的影响，而为水体富营养化的防治和水资源的保护提供科学依据。1.4.3研究内容与方法本文集中在南京市玄武湖斜生栅藻的研究上，充分利用现有的试验研究工作基础，开展研究工作。本研究的主要内容与方法为：1) 文献查阅：查阅国内外的相关文献，进行分析和整合；2) 试验研究：以南京玄武湖为研究对象，选取斜生栅藻进行藻类生长特性实验研究；3) 理论分析：玄武湖生态安全评价及改善水质的措施；4) 论文撰写：根据实验数据进行数据处理和结果分析，撰写论文。1.4.4技术路线本论文技术路线如下所示： 查阅文献资料并整合 确定论文题目及内容 确定研究藻类 实验

28、准备 AGP实验 理论分析 撰写学位论文 图2 技术路线图 第1.5节 文本安排 本文通过采样分析方法，调查了玄武湖的营养特征，并采样藻类生长潜力实验（AGP实验），研究了玄武湖斜生栅藻的生长潜力。论文共分为四个章节，第一章叙述了我国水体富营养化污染的现状、危害及防治方法；第二章具体描述了藻类增长潜能试验的原理、材料与方法，实验数据的分析，最终确定了藻类生长的限制性因子；第三章理论分析；第四章结论与建议。第2章 藻类增长潜能试验第2.1节 试验原理藻类增长潜能试验（AGP）试验是根据Liebig最小因子定律设计的。Liebig最小因子定律说明：在植物生长所必需的元素中，供给量最少（与需要量比相

29、差最大）的元素决定着植物的产量。这种供给量最少的物质称为植物生长的限制因子，当限制因子的含量增加时，能促进植物的生长。试验时，把采集来的水样经过预处理后加入不同浓度的营养物质（N、P等），然后接种所选定的藻类进行培养，比较实验组与对照组中藻类的生长状况，通过计算分析，确定藻类生长的限制因子。第2.2节 材料与方法AGP试验流程如图3所示：藻种的预培养洗涤水样的采集添加营养物质（氮、磷）等处理定量试验水样接种培养生长参数的测定结果表示分析和结论 图3 试验流程图2.2.1 水样的采集、处理及保存本试验水样是在2012年4月28日于南京玄武湖采取，采样地点如图4所示。试验用所有玻璃器皿酸洗后用去离

30、子水冲洗，烘箱60烘3小时。用孔径为0.45m的微孔滤膜过滤水样（过滤水样前，先用滤膜过滤50ml以上的蒸馏水并将过滤后的蒸馏水倒去），然后用高压锅（121，15psi）灭菌30分钟。随后将水样静放至冷却。 图4 采样点示意图2.2.2 试验方法与步骤1) 接种用藻种的预培养 接种用的藻种通常需要进行预培养，当藻类生长良好时，方可作为进行试验的藻种液。本试验选取的藻类为斜生栅藻，培养用的人工培养基配方如表1所示，将藻种接种在人工培养基上，进行预培养。用显微镜观察有无杂草及藻类的生长情况，如生长良好，就可作为进行试验的藻种液。表1 AGP试验人工培养基成分ComponentAmountStock

31、 Solution1 NaNO3100mL/L15.0g/L dH2O2 K2HPO410mL/L2g/500mL dH2O3 MgSO4·7H2O10mL/L3.75g/500mL dH2O4 CaCl2·2H2O10mL/L1.8g/500mL dH2O5 Citric acid10mL/L0.3g/500mL dH2O6 Ferric ammonium citrate10mL/L0.3g/500mL dH2O7 EDTANa210mL/L0.05g/500mL dH2O8 Na2CO310mL/L1.0g/500mL dH2O9 A5(Trace mental sol

32、ution)1mL/LH3BO32.86g/L dH2OMnCl2·4H2O1.86g/L dH2OZnSO4·7H2O0.22g/L dH2ONaMoO4·2H2O0.39g/L dH2OCuSO4·5H2O0.08g/L dH2OCo(NO3)2·6H2O0.05g/L dH2O2) 试验组的设计及藻类的接种 所采集水样测得的TN、TP浓度，1号水样分别为1.24 mg/l、0.11 mg/l，2号水样分别为1.31mg/l、0.12mg/l以该浓度为参考，设置各试验组的添加营养盐方案，分别配置相应浓度的KNO3、KH2PO4营养盐溶液，方

33、案如表2所示。本试验中，用1号点和2号点采集的水样分别进行两次试验。将经过预培养的藻种液在显微镜下计数，计算出藻种液的密度，然后加入的藻种液量（本试验为2ml），试验水样的体积（200 ml），藻种液初始密度为50×103（细胞）/ml。接种完毕后，摇晃均匀。表2 AGP试验的添加营养盐方案名称添加营养盐方案试验瓶数不添加营养盐1.原水稀释不添加任何营养盐(180ml原水+20ml蒸馏水)22.原水样不添加任何营养盐(100ml原水+100ml蒸馏水)2添加N营养盐组3.低浓度N(180ml原水)+3.01mg(N)/L(20ml蒸馏水)24.高浓度N(180ml原水)+6.01mg

34、(N)/L(20ml蒸馏水)2添加P营养盐组5.低浓度P(180ml原水)+0.31mg(P)/L(20ml蒸馏水)26.高浓度P(180ml原水)+0.61mg(P)/L(20ml蒸馏水)23) 藻类增长参数的测定 藻类增长参数是通过逐日测定藻类的现存量而得到的。第二天开始每天测定藻类的现存量，直到试验结束，每天测定的时间应基本相同，本试验选在下午进行测定。现存量的测定方法多种多样，常用的有计数、称干重、测光密度、测叶绿素含量等方法，在本试验中采取镜检计数的方法，吸取1ml样品于计数框中，用目镜视野法计数。后换算成藻液的密度。第2.3节 试验结果与讨论2.3.1 试验数据的处理本次试验采取视

35、野计数法，计数视野数为5，盖玻片规模为20mm×20mm，显微镜视野直径为0.5mm，所以视野面积：在显微镜辅助下采用1 ml的生物计数框用视野法计数，并按下式计算细胞数量:式中，N 为每ml水样中的藻类数量(cell/ml)；A 为计数框面积(mm2) ；Ac 为计数面积(mm2) ；Va为计数框的体积(ml) ；n 为计数所得藻类的数目。 用1号水样培养后，测得的斜生栅藻的藻类密度如下： 表3 1号水样每日测得的藻类密度（103个/ml）天组12345614.595.405.506.737.136.7325.306.015.409.687.449.0734.184.485.611

36、0.297.348.4644.284.995.7011.5212.4315.0853.264.184.796.627.548.8763.464.485.707.548.059.48 绘制成对应的生长曲线见下图：图5 1号水样中藻类生长曲线用2号水样培养后，测得的斜生栅藻的藻类密度如下：表4 2号水样每日测得的藻类密度（103个/ml）天组123456 16.116.937.038.258.668.25 26.837.546.9311.218.9710.60 35.716.017.1311.828.879.9945.816.527.2413.0413.9616.6154.795.716.328.

37、159.0710.3964.995.717.249.079.5811.01绘制成对应的生长曲线见下图：图6 2号水样中藻类生长曲线2.3.2 试验结果的分析通过AGP试验可以确定水体中藻类生长的主要限制性因子。从玄武湖藻类增长潜力测试结果可知，不同营养盐条件对斜生栅藻生长的促进作用各不相同。藻类生长遵循微生物生长的一般规律，在营养和环境条件不适时生长缓慢，表现为迟滞期；当营养充足、环境条件适宜时迅速生长，由于其繁殖能力强，藻类生物量剧增，进入对数生长期；随后相当一段时间内藻类生物量处于稳定状态，此时为稳定期； 随着营养大量消耗、呈匮乏状态时，藻类开始大量死亡，整个种群生长呈衰退趋势，即进入衰退

38、期。经过此4 个过程即为藻类的一个生长周期。试验前期，生长曲线较为平缓，其原因在于藻类个体数较少，密度增长缓慢；经过一定时间后，随个体数的增加，密度增长逐渐加快，藻类现存量达到最大值；在试验末期，由于营养物质的不足，藻类的密度呈下降趋势。在本试验中可以发现，氮对藻类生长的促进作用更为明显，因而，氮是玄武湖水体中藻类生长的主要限制性因子。在图中，添加较高浓度N营养盐的4号实验组的藻类生长曲线明显高于其它组，这很好地证明了这一结论。第3章 理论分析第3.1节 玄武湖生态安全评价通过对照试验，我们发现在未加入氮、磷营养盐的情况下，玄武湖原水对藻类生长有一定的促进作用。由此可见，玄武湖水质本身已经具有

39、一定的营养化趋势。同时，通过加入氮、磷营养盐我们发现，氮、磷对于刺激藻类的生长有明显的作用。因此，为了很好地控制玄武湖的水质现状，我们必须很好地防止水体富营养化，即控制好氮、磷等营养元素的流入，使其浓度值限制在一定的范围之内，防止引起水质严重地恶化。在本课题进行的过程中，我们通过调查研究还发现，自20世纪90年代初起，采取了截污、清淤、引水冲污等措施，以控制玄武湖富营养化、改善水质，然而，2005年夏季，玄武湖首次发生大面积以微囊藻(Microcystis aerugin-osa)为主要优势种群的蓝藻水华，局部区域散发恶臭气味，严重影响了湖水的景观、养殖和水上运动功能。为了尽快控制蓝藻水华，保

40、障玄武湖各种环境功能，当地政府采取了粘土絮凝、菌制剂杀藻等措施，对玄武湖蓝藻水华进行了应急治理，共使用改性粘土约300t，湖面喷洒粘土达106.0g/m。10月底，“藻华”现象基本消失在蓝藻暴发和治理过程中玄武湖高等水生植物没有明显变化，但2005年11月至2006年4月，玄武湖各湖区出现了的大量菹草生长，期间采用机械和人工打捞来除草13。从整个玄武湖流域来看，外源入湖沟渠是玄武湖的主要排污口。大量生活污水、雨水等都通过该渠道进入湖内。湖泊内源有底泥污染物释放和藻类增殖代谢等。它们随着季节和湖泊生态的变化而发生大幅度的变化。玄武湖点源污染主要是指湖内和外围的公厕、餐饮、游乐等设施产生的生活污水

41、。这些相当数量未经过任何处理就直接入湖的生活污水，对湖水水质产生严重威胁。目前入湖沟渠主要采用截流式合流制排水管渠统。当雨量增大时，混合污水超过截流管道的输送能力，造成溢流，加重了水质的恶化，因此改进截流系统对于保证入湖水的水质有很大的作用14。另一方面通过对浮游植物种类和数量以及重要理化指标的监测，探讨应急治理对湖水水质和浮游植物群落的影响，给玄武湖的科学治理和管理提供基础资料，只有切实地行动起来，玄武湖的水质才能得到有效地保护与治理。第3.2节 改善玄武湖水质的措施 富营养化的防治是水污染处理中最为复杂和困难的问题。这是因为：污染源的复杂性，导致水质富营养化的氮、磷营养物质，既有天然源，又

42、有人为源；既有外源性，又有内源性。这就给控制污染源带来了困难；营养物质去除的高难度，至今还没有任何单一的生物学、化学和物理措施能够彻底去除废水的氮、磷营养物质。通常的二级生化处理方法只能去除30-50%的氮、磷。1.控制外源性营养物质输入 绝大多数水体富营养化主要是外界输入的营养物质在水体中富集造成的。如果减少或者截断外部输入的营养物质，就使水体失去了营养物质富集的可能性。为此，首先应该着重减少或者截断外部营养物质的输入，控制外源性营养物质，应从控制人为污染源着手，应准确调查清楚排入水体营养物质的主要排放源，监测排入水体的废水和污水中的氮、磷浓度，计算出年排放的氮、磷总量，为实施控制外源性营养

43、物质的措施提供可靠的科学依据。2.减少内源性营养物质负荷 输入到湖泊等水体的营养物质在时空分布上是非常复杂的。氮、磷元素在水体中可能被水生生物吸收利用，或者以溶解性盐类形式溶于水中，或者经过复杂的物理化学反应和生物作用而沉降，并在底泥中不断积累，或者从底泥中释放进入水中。减少内源性营养物负荷，有效地控制湖泊内部磷富集，应视不同情况，采用不同的方法。A.工程性措施 包括挖掘底泥沉积物、进行水体深层曝气、注水冲稀以及在底泥表面敷设塑料等。挖掘底泥，可减少以至消除潜在性内部污染源；深层曝气，可定期或不定期采取人为湖底深层曝气而补充氧，使水与底泥界面之间不出现厌氧层，经常保持有氧状态，有利于抑制底泥磷

44、释放。此外，在有条件的地方，用含磷和氮浓度低的水注入湖泊，可起到稀释营养物质浓度的作用。 B.化学方法这是一类包括凝聚沉降和用化学药剂杀藻的方法，例如有许多种阳离子可以使磷有效地从水溶液中沉淀出来，其中最有价值的是价格比较便宜的铁、铝和钙，它们都能与磷酸盐生成不溶性沉淀物而沉降下来。例如美国华盛顿州西部的长湖是一个富营养水体，1980年10月用向湖中投加铝盐的办法来沉淀湖中的磷酸盐。在投加铝盐后的第四年夏天，湖水中的磷浓度则由原来的65g/L降到30g/L，湖泊水质有较明显的改善。在化学法中，还有一种方法是用杀藻剂杀死藻类。这种方法适合于水华盈湖的水体。杀藻剂将藻杀死后，水藻腐烂分解仍旧会释放

45、出磷，因此，应该将被杀死的藻类及时捞出，或者再投加适当的化学药品，将藻类腐烂分解释放出的磷酸盐沉降。 C.生物性措施利用水生生物吸收利用氮、磷元素进行代谢活动以去除水体中氮、磷营养物质的方法。目前，有些国家开始试验用大型水生植物污水处理系统净化富营养化的水体。大型水生植物包括凤眼莲、芦苇、狭叶香蒲、加拿大海罗地、多穗尾藻、丽藻、破铜钱等许多种类，可根据不同的气候条件和污染物的性质进行适宜的选栽。水生植物净化水体的特点是以大型水生植物为主体，植物和根区微生物共生，产生协同效应，净化污水。经过植物直接吸收、微生物转化、物理吸附和沉降作用除去氮、磷和悬浮颗粒，同时对重金属分子也有降解效果。水生植物一

46、般生长快，收割后经处理可作为燃料、饲料，或经发酵产生沼气。这是目前国内外治理湖泊水体富营养化的重要措施15。第4章 结论与展望第4.1节 结论本文采用理论研究与实验分析相结合的方法，主要以玄武湖的水质现状为依托，通过采集水样，并通过加入KNO3与KH2PO4为代表的氮盐与磷盐来培养斜生栅藻，并通过连续观察藻类的长势来分析得出影响藻类生长的最主要营养盐。实验结果如下：1 氮元素对藻类生长有较大影响，并且随氮质量浓度的增加，刺激斜生栅藻增长作用增强，并且氮浓度越大，斜生栅藻繁殖速度越快。2 磷元素对藻类生长也有一定的影响，并且随磷质量浓度的增加，对刺激斜生栅藻的增长有一定作用。3 由折线图看来，氮

47、的浓度对玄武湖藻类的生长影响较大，高浓度磷与低浓度磷之间曲线变化不是很明显，增加速率也较为接近。所以玄武湖中氮是限制因子。该课题主要在于了解玄武湖的水质现状，并根据一定的生态安全评价标准来界定玄武湖的营养化状况，并提出进一步改善水质的建议与方法，使玄武湖水质控制在一定的生态安全范围之内。通过该研究我们发现，限制玄武湖水质富营养化的主要营养盐是氮元素，因此，在后续的治理与保护工作中，我们应该尽量防止氮盐的流入。第4.2节 展望由于资料、时间、研究条件以及研究手段的限制，本研究尚存在一些需进一步完善之处： （1） 用于确定藻类生长的AGP试验基本达到了预期要求，但由于时间及条件方面的限制，AGP试

48、验的对比试验做的不多，会带来一些误差，培养的时间也还可以取的得更长一些；（2） 生态安全评价目前没有一个统一的评价标准，有些是基于相对标准建立的，显得不够精细，有待于进一步完善；（3） 由于个人知识水平和认识角度的不同，选取的指标难免有偏差；（4） 在选取研究实例时，由于玄武湖整片水域面积较大，因此选择的范围只为其中一部分，研究数据不够充足。在已经选取的指标数据搜集过程中，有的数据可获得性较差，在进行实验过程中我们还需进一步深化，切实把握好课题各方面涉及的概念性研究，并努力减少研究误差，增强实验数据的说服力。在选择指标数据准时应该努力与研究现状靠拢，增强指标性的评价价值。参考文献1 储昭升，金

49、相灿，唐欣昀，郭伟峰，陈磊.巢湖水体藻类生长潜力研究J.农业环境科学学报2 项平.湖库水体富营养化及磷模型J.环境科技，1994，53 曲向荣.环境学概论M.北京大学出版社，20094 章宗涉，戌克文，沈国华.武汉东湖湖水的藻类生长潜力测试J.环境科学学报，1990，12，10(4)5 孙喆，杜茂安，高桥幸彦，高树福.胜利油田耿井水库浮游植物增长潜力限制性营养研究J.沈阳建筑大学学报(自然科学版)，2006，22(5):804-808.6 金相灿，屠清英.湖泊富营养化调查规范M.北京.中国环境科学出版社，19907 刘红，王慧，刘康，我国生态安全评价方法研究述评J.自然生态保护8 生态安全评价

50、指标体系研究-以查干湖国家自然保护区为例D.东北师范，20079 王瑞惠.南京玄武湖水污染预测及整治方案M.水资源保护工作手册10 丰茂武，吴云海，冯仕训，吴云影.不同氮磷比对藻类生长的影响J.生态环境，2008，17（5）：1759-176311 钟卫鸿，单剑峰，薛浚，曹鸣，裘娟萍.氮和磷对铜山源水库优势藻生长影响实验研究J.环境污染与防治，2003，2，25（1）12 任黎，董增川，李少华.玄武湖浮游植物及水体富营养化研究J.水电能源科学，2008，8，26(4)13 梅桌华，张哲海，赵春霞，徐敏，李敏.南京玄武湖蓝藻水华治理后水质和浮游植物的动态变化J.湖泊科学，2010，22(1):4

51、4-4814 冯冰冰，王国祥，张文斌.南京玄武湖污染源调查与分析J.安徽农业科学，2007，35(28):8963-8964，897315 孔繁翔.湖泊富营养化治理与蓝藻水华控制J.江苏科技信息，2007，9致谢光阴荏苒，本科的学习即将结束，四年的学习生活使我受益匪浅。经历大半年时间的磨砺，毕业论文终于完稿，回首大半年来收集、整理、思索、停滞、修改直至最终完成的过程，我得到了许多的关怀和帮助，现在要向他们表达我最诚挚的谢意。首先，我要深深感谢我的导师王延华老师。王老师为人谦和，平易近人。在论文的选题、搜集资料和写作阶段，王老师都倾注了极大的关怀和鼓励。在论文的写作过程中，每当我有所疑问，王老师

52、总会放下繁忙的工作，不厌其烦地指点我；在我初稿完成之后，王老师又在百忙之中抽出空来对我的论文认真的批改，字字句句把关，提出许多中肯的指导意见，使我在研究和写作过程中不致迷失方向。她严谨的治学之风和对事业的孜孜追求将不断影响和激励我，她对我的关心和教诲我更将永远铭记。借此机会，我谨向王老师致以深深地谢意。其次，我还要感谢欧杰学长对我的帮助与支持；同时也感谢这三年来与我互勉互励的诸位同学，在各位同学的共同努力之下，我们始终拥有一个良好的生活环境和一个积极向上的学习氛围，能在这样一个团队中度过，是我极大的荣幸.我还要感谢我的家人，他们给我极大的鼓励与朴素的帮助。最后，我要感谢参与我论文评审和答辩的各

53、位老师，他们给了我一个审视几年来学习成果的机会，让我能够明确今后的发展方向，他们对我的帮助是一笔无价的财富。我将在今后的工作、学习中加倍努力，以期能够取得更多成果回报他们、回报社会。再次感谢他们，祝他们一生幸福、安康!英文原文及翻译 The Research about the Water Environment Protection and Low Carbon Fishery DevelopmentI. INTRODUCTION Water is the source of lives,water environment means different types of water lik

54、e the ocean,lakes,rivers,reservoirs etc. Water environment protection is to take measures to limit or eliminate pollutants discharged into water body,in order to make the ocean,rivers,lakes,reservoirs and other water body or water area maintain its proper function. While with the rapid development o

55、f economy and technology,with the growing population,and also coupled with unexpected serious incidents,the water environmental pollution and destruction is getting more and more serious. Water pollution,water environmental protection has become the focus of attention around the world.Fishery is an industrial